Acidity and alkalinity of water

اسیدیته (acidity)

آب خالص به مقدار جزئی یونیزه می شود و مقادیر مساوی از یون های OH– و H+ تولید می کند. غلظت یون های تولید شده تابعی از دما است و در دمای 20 درجه سانتی گراد به صورت زیر است:

H2O →  H+ + OH–

[ H+ =[OH–] = 1×10-7 iong/L ]

حاصل ضرب تفکیک یونی آب تابع دما است و در هر دما مقداری ثابت می باشد، در دمای بیست درجه سانتی گراد برابر است با:

[H+] × [OH–] = kw = 1 × 10-14

با توجه به رابطه فوق که برای تمام محلول های آبی با درجه های مختلف اسیدی یا بازی صادق است، با مشخص بودن غلظت یکی از دو یون، می توان غلظت یون دیگر را بدست آورد.

رابطه اسیدیته با pH

 pH به صورت رابطه زیر تعریف می شود و از آن به عنوان معیاری برای سنجش اسیدی بودن یا قلیایی بودن محلول استفاده می شود.

+pH= -log[H]

برای آب خالص در دمای 20درجه سانتی گراد که در آن  [ H+ =[OH–] = 1×10-7 iong/L ]است ، pH=7 می باشد و بیانگر حالت خنثی است. هرچه pH از 7 کمتر باشد نشان دهنده بالا رفتن غلظت یون H+ و در نتیجه اسیدی بودن محلول است و بر عکس هرچه pH از 7 بیشتر شود، نشانگر بالا رفتن غلظت یون OH– است و قلیایی بودن محلول را نشان می دهد. با توجه به رابطه فوق pH می تواند از صفر تا چهارده تغییر کند، البته باید دقت داشت که pH به دما بستگی دارد و با تغییر دما مقدار یونیزه شدن آب تغییر می کند.

رابطه رسوب گذاری با pH

دانستن مقدار pH برای تعیین رسوب گذاری املاح آب و یا خورنده بودن آن لازم است. pH بالا سبب ته نشین شدن کلسیم کربنات و در نتیجه ایجاد رسوب در دستگاه های تبادل حرارتی می گردد.pH  پایین خاصیت خورندگی به آب می دهد.

قلیائیت (alkalinity)

از نظر شیمیایی، قلیائیت آب نشانگر مقدار ظرفیت خنثی شدن آن به وسیله اسید می باشد. خنثی شدن آب به معنی رسیدن pH آب به حدود 5.4 است.

قلیائیت آب های طبیعی به سبب وجود هیدروکسیدها، کربنات ها و بی کربنات ها می باشد. البته یون های دیگری مانند فسفات ها، سیلیکات ها و بورات ها نیز می توانند موجب قلیائیت شوند ولی به دلیل غلظت بسیار کم آن ها در مقایسه با یون های سری اول می توان از قلیائیت ناشی از آن ها صرف نظر کرد.

روش های اندازه گیری قلیائیت آب:

الف) قلیائیت ساده یا قلیائیت مربوط به فنول فتالئین (P):

    این قلیائیت شامل آنیون هایی است که در pH بالاتر از 3/8 به وسیله یک اسید استاندارد و در حضور معرف فنل فتالئین تیتر می شوند.

ب) قلیائیت کل یا قلیائیت نسبت به متیل اورانژ  (M):

    این قلیائیت، کل آنیون هایی را که در pH بالاتر از 3/4 توسط یک اسید استاندارد و در حضور معرف متیل اورانژ تیتر می شوند، شامل می شود.

چگونه قلیائیت در خورندگی و رسوب گذاری آب تاثیر دارد؟

عامل موثر بر خورندگی و رسوب گذاری آب، قلیائیت میباشد. برای نمونه می توان گفت، قلیائیت آب مورد استفاده در دیگ های بخار باید به اندازه کافی بالا باشد تا از خورده شدن دیواره دیگ ها جلوگیری شود. همچنین قلیائیت نباید به حدی بالا باشد که سبب انتقال مواد جامد به وسیله بخار شود و یا سبب شکنندگی قلیایی شود و در دیواره دیگ ها ایجاد ترک نماید. قلیائیت با pH رابطه نزدیکی دارد، به گونه ای که هرچه قلیائیت ساده بیشتر باشد نشان گر بالاتر بودن غلظت هیدروکسیدها و کربنات ها است، بنابراین pH بالاتر می رود و محلول قلیایی تر می گردد.